Dikkat Seti Değişen Görev: Farelerde Bilişsel Esneklik bir ölçün

Özet

Bu protokolün amacı bu tür farelerde prefrontal korteks-aracılı bilişsel esneklik değerlendirmek için görev (AST) vites dikkat set olarak bir davranış tahlil yapmaktır.

Özet

Cognitive impairment, particularly involving dysfunction of circuitry within the prefrontal cortex (PFC), represents a core feature of many neuropsychiatric and neurodevelopmental disorders, including depression, post-traumatic stress disorder, schizophrenia and autism spectrum disorder. Deficits in cognitive function also represent the most difficult symptom domain to successfully treat, as serotonin reuptake inhibitors and tricyclic antidepressants have only modest effects. Functional neuroimaging studies and postmortem analysis of human brain tissue implicate the PFC as being a primary region of dysregulation in patients with these disorders. However, preclinical behavioral assays used to assess these deficits in mouse models which can be readily manipulated genetically and could provide the basis for studies of new treatment avenues have been underutilized. Here we describe the adaptation of a behavioral assay, the attentional set shifting task (AST), to be performed in mice to assess prefrontal cortex mediated cognitive deficits. The neural circuits underlying behavior during the AST are highly conserved across humans, nonhuman primates and rodents, providing excellent face, construct and predictive validity.

Giriş

Görev (AST) vites dikkat seti önce ^1,2, bir on yıl sıçanlarda dikkat ve bilişsel esneklik bir ölçüsü olarak geliştirilmiştir. AST insanlarda ve insan olmayan primatlarda ^3,4 bilişsel işlev bozukluğunu tanımlamak için kullanılan Cambridge Nöropsikolojik test Otomatik Pil (Cantab) olarak extradimensional / Boyutlararası bileşen sonra modellenmiştir. Basit kuralları öğrenmek için yeteneği bozulmadan kalır iken, öğrenme açıkları (kurallar, nöropsikiyatrik bozukluklar (örneğin, şizofreni, obsesif kompulsif bozukluk, depresyon) çeşitli muzdarip hastalarda bulunan nörodejeneratif hastalıkların değişti bir yanıt değiştirmek için, yani, Parkinson hastalığı) ve ön-frontal korteks ⁵ lezyonları olan hastalarda. Daha genel olarak, bu hastaların kognitif esneklik açıklarını sahip olduğu tarif edilmektedir. Benzer açıkları insan olmayan primatlar ve kemirgenler lezyonlar t hem de gösterilmiştirprefrontal korteks o ^1,6-8 kaynaklı edilmiştir. Bu açıkları bilişsel kararlılık bir devlet ya da dikkat set kaydırmak için bir engelli yeteneği gösterir.

Bir konu kurallar kümesi ilgisiz ipuçları gelen ilgili farklılaştırmak için karmaşık uyaranlara uygulanabilir olduğunu öğrendiğinde bir dikkat seti oluşturulmaktadır. Örneğin, AST, hayvanlar ortam ile bir gıda ödül eşleştirme tarafından, ilgisiz bir işaret (yani, koku) dikkat ve ilgili ipucu (yani, kazma orta) cevap ve görmezden öğreneceksiniz. Orta ve koku değişiklikleri kazma tipi, ancak orta ve ödül arasında ilişki eşleştirilmiş kaldığı bu ilişki daha sonraki görevlerde takviye edilmiştir. Bu güçlendirilmiş kural bilişsel set oluşturur. Ters ve ekstra boyutlu vardiya: bilişsel esneklik AST protokol ölçüsü yönleri içinde iki aşama. Ters aşamasında, bir dimensio içinde daha önce olumsuz uyaranlara atn (bu örnekte orta) bir önceki aşamada olumlu uyaranlara görmezden hayvan zorlukları olan, şimdi olumlu. Keçe kazma orta önceki aşamada olumlu uyaranlar ve Örneğin, kağıt artık ters doğrudur, olumsuz uyaranlar oldu. Bu dikkat set korumak gerekir ki hayvanın esneklik zorlukları (yani, orta ilgili boyuttur) kuralı değiştiren bir boyut içinde uyaran ve ödül çifti için öğrendim ederken. Bir dikkat kümesi oluşumu alakasız boyutu (bu örnekte koku) İlgili boyut haline ekstra boyutlu vardiya safhada meydan. Daha önce öğrenilen kuralı kullanarak sürekli seçim tarafından belirtildiği gibi bir perseveratif tepki, ya aşamada bilişsel esneklik bir açığı yansıtır.

Insan olmayan primatlar ve kemirgenler hem de lezyon çalışmalar perf yeteneği atfedilebilir prefrontal korteks spesifik bölgelerini göstermiştirAST ^1,9 belirli aşamaları kapatýnýz. Orbitofrontal korteks (OFC) lezyonlar, prefrontal korteks (PFC) bir alt bölge, AST ⁸ öğrenme ters açıklarının neden olduğu gösterilmiştir. Ayrıca, ekstra boyutlu vardiya performans belirli zorluklar medial prefrontal korteks (MPFC) kurşun lezyonlar.

AST kullanarak çok sayıda çalışma fare ve insan olmayan primatlarda yapılan olmasına rağmen, göreceli olarak az sayıda farelerde, kognitif fonksiyon bir ölçüsü olarak AST kullanmışlardır. Farelerde genetik manipülasyon kolaylığı, ve, hastalıkların çeşitli eğitim adapte ve farelerde bu davranış tedbir doğrularken prefrontal korteks işlevini ölçmek için kritik ihtiyacı göz önüne alındığında PFC disfonksiyonu ile ilişkili hastalıklar üzerinde araştırma önemli bir ektir. Burada ayrıntılı protokol farelerde uygulama için optimize edilmiş ve Birrell ve Brown ¹ prosedürün bir değişiklik fare specifi birçok yansıtırDaha önce ^2,6,10-13 bildirilmiştir c uyarlamaları.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protokol

NOT: Bu çalışmada kullanılan hayvanların en iyi sonuçlar için yaş 4 ve 6 ay arasında değişen erkek C57BL / 6J fareler bulunmaktadır. Fareler uygun bir şekilde aktif (karanlık) aşamasında bunları test etmek için, bir ters ışık döngüsünde tutulur. Davranış konut ayrı bir odada gerçekleştirilir ise, fareler test odasına aşağıdaki ulaşım gelmesini en az 1 saat izin verilir. Davranış testleri görsel test oturumu izlemek için hala deneyci yeterli aydınlatma sağlarken mümkün olduğunca az farelerin normal aktiviteye kesintileri en aza indirmek kırmızı ışık koşullarında gerçekleştirilir.

NOT: Burada açıklanan deneysel işlemin tüm yönleri Laboratuvar Hayvanları Bakımı ve Kullanımı, 8th edition (NRC) için Kılavuzu ile uyum içinde yürütülmüştür ve Texas Sağlık Bilimleri Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu tarafından kabul edildi San Antonio Merkezi.

1. Deneysel Kurulum

1. Seramik Ramekins doldurun (gözenekli olmayan, 1,5 "derinlik x 2,5 'çap), iç jant (yaklaşık 1 orta kazma ile" alttan); Filtre kağıdı mermi yarıya ve ramekin arkasına içine bantlanmış (Şekil 1A)
2. Alışma, eğitim ve test aşamaları için yaklaşık 20 mg parçalar halinde, Bal Nut veya şeker kaplı çeşitleri - hafifçe şekerli kahvaltı gevreği, kuru (gıda ödül) kırın.
3. Bir dikkat set görevi değişen (AST) odası (Şekil 1B) Marka: tren gelmesini ve bireysel odalarında her fare testi; En az 8 odalarının üretimini öneriyor.
   1. 12 "x 8" x 7 "AST odasını inşa; % 70 etanol ile temizlenmesi kolay olan opak beyaz akrilik yapılmış duvarları ve başlangıç ​​kapısı. giyotin tarzı, çıkarılabilir başlangıç ​​kapısı bir bekleme alanı (5 "x 8") ve test alanı (7 "x 8") içine odasını ayırır.
   2. Bir Temizle 5 İçer221; eşit test alanının iki tarafını ayıran x7 "çıkarılabilir bölüm; üç kesim ¼ "çapında delik bölümünün alt kısmına 1 aralıklı, erişime koklama izin" bölümü (Şekil 1C) önünden "dışında ve 1.

2. Prosedür Genel (Şekil 2)

1. Önce AST, ev fareleri tek tek ve onları en az bir hafta boyunca bir ters ışık döngüsü ayarlamak için izin verir.
2. Gelmesini, tren ve bireysel test odaları her hayvan test edin. Test son gün bitirdikten sonra bir fare ve% 70 etanol ile temiz her odasına atayın. Bu "ev-kafes" veya "öz" gibi bölme kokusu yaparak test sırasında stres en aza indirecektir.
3. Koku dağıtmak için izin 2 gün önce test test tencere kokusunu; fareler çok güçlü bir koku var tencere kazmak olmaz. 25 G iğnesi olan bir şırınga kullanılarak, yaklaşık olarak 0.1 mi eklemekfiltre kağıdı üstüne uçucu yağ.

3. Taşıma (Gün 1-8)

1. Gıda kısıtlama ilk gününde önce 8 gün başlayan fareler taşıyınız. Bu test sırasında işleme ile ilişkili stresi azaltacaktır.
2. Tartılır ve taşıma kaydı vücut ağırlıkları her gün. Günde her bir fare 2-3 dakika tutun.
3. Birden deneyci farelerin bir dizi test dahil edilecekse, her deneyci deneyselciler aşina artırmak ve stres ve anksiyete eğitim veya test günlerde yaşanan azaltmak için taşıma sürecinde katılır emin olun.
4. Test süresi boyunca kullanım ve kayıt ağırlıkları devam edin.

4. Gıda kısıtlama (Gün 9-12)

1. 4 gün önce aklimasyonundan başlamadan başlayarak, kısıtlı diyet yer farelere vücut ağırlığının% 80-85 fareler korumak için. Günde fare başına gıda 1 gram verin. Vücut ağırlığı altına düşerseOnlar uygun aralığa dönene kadar belirtilen aralık günde 2 gram vermek.
2. Fareler, test tencere gelmesini izin vermek için her bir ev kafes ön 2 Ramekins yerleştirin. Bunlar gıda ödül için kazmak için fareyi eğitmek için kullanılan aynı noktalar vardır.
3. 4 gün boyunca her gün ramekins gıda 2 gram ve besin ödülü (her hububat yarım parça) 1 parçası ilave edilir.
4. Davranış yiyecek kısıtlaması 1. gününde başlayarak, fareler yuvalandırıldığı bir daha ayrı bir odada gerçekleştirilir ise, günde en az 1 saat boyunca test odası taşıma önce fareler muhafaza odasına dönen izin için Onları test odasına gelmesini.
5. Gıda kısıtlama son gününde, aklimasyonundan başlamadan önce, ev kafes yatak değiştirmek. Kafes yatak test eğitim ve test (sürece kesinlikle gerekli) sırasında stres veya anksiyete deneyimli azaltmak için tamamlandıktan sonra kadar tekrar değişti olmayacak.
6. Korumaktest sonuna kadar gıda kısıtlamasına fareler. Günlerde 13-17 günü, (gıda pelet genellikle <1g) tüketilen gıda ödül miktarının bir tahmine dayalı bir alışma devresinden, eğitim, ya da test ettikten sonra fareler yiyecek vermek.

5. Acclimation (Gün 13-14)

1. 2 gün önce eğitim başlamadan başlayarak, kırmızı ışık altında karanlık döngüsü sırasında uyum saglanacagini gerçekleştirin.
2. Odasında ev kafes kirli yatak küçük bir miktar yayılır, bu bir tanıdık "ev-kafes" veya test odasına "öz" koku getirerek yeni bir ortamda olmanın stresi azaltacaktır (aynı bölme olacak eğitim ve test) süresince tek bir fare için de kullanılır.
3. Odanın bekleme alanında su ile temiz bir ramekin yerleştirin; Onlar suya erişimi yoksa fareler yemek değil eğilimindedir.
4. ~ 20 (gıda ödül ile test alanında gıda kısıtlama için kullanılan iki Ramekins yerleştirinHer mg tahıl parça).
5. Bekleme alanında fare yerleştirin; başlangıç ​​kapısını kaldırmak ve fare 1 saat odasına keşfetmek için izin verir.
6. Sürekli test alanı ve sık sık tencere keşfetmek için fareler teşvik etmek amacıyla boş ramekins gıda ödülleri (~ 20 mg tahıl parça) ekleyin.
7. Deneyci varlığı test sırasında ilave bir stres değil böylece fare alıştırma dönemi boyunca deneyci görebilirsiniz emin olun.

6. Eğitim (Gün 15)

1. Bekleme alanında fareyi yerleştirin.
2. Her test alanına, bir gıda ödül (~ 20 mg tahıl parçası) içeren, boş Ramekins yerleştirin ve başlangıç ​​kapısını kaldırın. Fare 3 dk hem gıda ödülleri almak için izin verin. Bu adımı birkaç kez tekrarlayın.
3. Yavaş yavaş daha sonraki çalışmalarda tencere talaş / fare kafes yataklar ekleyin. Tri sonlandırmadan önce her pot gıda ödül almak için 3 dk fareyi izinark. Fare, her pot gıda ödül aldıktan sonra, bir sonraki duruşma devam. Fare gıda ödül kısmen kapalı bir kez kazma girişimleri yapmak değilse, ipuçları, (yani, gıda ödül alan üzerinde tahıl tozu serpin gıda ödül alan üzerinde talaş bir girintileri yapmak sağlanan bir kısmını ortaya çıkarmak olabilir Gıda ödül).
4. Gıda ödül tamamen kapalı ve fare güvenilir gıda ödül bulmak için tam bir tencerede kazmak için yeteneğini gösterir kadar her deneme sonrası talaş / çarşaf eklemeye devam edin.
5. Bir fare güvenilir eğitim başlangıcından 2 saat içinde tam bir tencerede bir yemek ödül bulmak yeteneğini göstermiştir değilse, bir eğitim ikinci gününde devam ediyor. Gıda kısıtlama fare korumak ve bu yordamı ertesi gün tekrar.
6. Fare, birbirini takip eden iki gün sonra bir yiyecek ödülü için kazmak deneyin geri kalan süresi olarak hariç ve bir şekilde açıklamak için başarısız olursa exp "kazmak için başarısız"erimental kaydı.

7. Test (Gün 16-17):

1. Günün birinde, basit ayrımcılık (SD), bileşik ayrımcılık (CD), ters (R1), ve içi boyutlu kayma (IDS) test edin.
2. (; Opsiyonel R2), ekstra-boyutlu kayma (EDS) günde iki, içi-boyutlu vardiya 2 (IDS2), içi-boyutlu vardiya 3 (IDS3), ters 2 test edin.
3. Çifti medya ve kokular gibi Tablo 1'de.
4. Test gününde işleme sırasında, farelere açlık nedeniyle test sırasında odak eksikliği önlemek için bir gıda ödül vermek. Test günün sonuna kadar bu noktadan itibaren, doğru seçimler için ödül dışında herhangi bir yiyecek vermeyin.
5. Forseps (tencere arasındaki kokuların yayılmasını sınırlar) kullanılarak test başlangıcında, az, doğru bir seçim olduğunu gösterir tencerede yemek ödül bir parça koyun. Gıda ödül tam medya (Şekil 3) ile kaplanmış olmalıdır. Tahıl toz o serpin, gıda ödül bir koku ipucu önlemek içinaşamasının başlangıcında ver tüm Tencere.
6. Başlangıç ​​kapısı kapalı bekleme alanında fareyi yerleştirin. Test bölmesinin her iki tarafında kap yerleştirin. Başlangıç ​​kapısı kaldırılır ve zamanlayıcı başlatıldığında deneme başlar. Bir seçim yapmak için deneme başına her fare 3 dakika bekleyin. Fare her deneme için bir seçim yapmış kadar (doğru veya yanlış) seçim ve saati kaydedin.
   NOT: Bir "seçim" ya tencerede kazmak için bir girişim ile gösterilir. Fare medya yerinden ve gıda ödül ortaya çıkarmak için medyanın gıda ödül veya yerinden yeterince bulmak için yarattığı boşlukta yeterince burnunu uzattı ise bir kazı sadece bir seçenek olarak kaydedilir. Bir fare 3 dakika içinde bir seçim yapmış değilse, bu seçim yok (yanlış) olarak kaydedilir.
7. Bir seçim ya pot yapıldıktan sonra, test odasından seçilmiş değildi pot çıkarın. Doğru seçim yapıldıysa, fare geri fare yerleştirmeden önce gıda ödül bitirmek için izinbekleme alanı. Yanlış bir seçim yapılırsa, fare bekleme alanına fare dönmeden önce seçim için hiçbir gıda ödül olduğunu göstermek için pot keşfetmek için izin verir.
8. Her denemenin sonunda, geri bekleyen alanında fare koyun ve başlangıç ​​kapısını değiştirin.
9. Fare ardışık AST sonraki aşamaya ilerlemek için 8 doğru çalışmaların kriterini karşıladığından emin olun. Bir fare 50 denemeler içinde arka arkaya 8 doğru seçimler elde etmezse, o sahne başarısız ve testi tamamlamak için hareket edemez. 6 ardışık hiçbir seçenek (bir seçim olmadan 3 dakika) katılmak için bir başarısızlıktır ve bir sonraki aşamaya geçmeden fareyi yasaklar.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Sonuçlar

Bu testte tipik bağımlı ölçü kriterini (veya 8 doğru ardışık seçimler) karşılamak için sahneye başına deneme sayısıdır. Şekil 4A AST kullanarak işlenmemiş C57BL / 6J her aşamada kriterini karşılamak için çalışmaların ortalama sayısını gösterir. Fareler ilgili işaret boyut (koku veya medya) üzerine bir dikkat set oluşturan gibi, ardışık Boyutlararası vardiya kriterini karşılamak için çalışmalarda bir azalma ile belirtildiği gibi performans artıracak ve ter...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Tartışmalar

PFC aracılık bilişsel esneklik Açıkları nörolojik ve nöropsikiyatrik bozuklukların çeşitli ilişkili önemli bir sakatlık temsil ve sonuçları ve bu rahatsızlıklardan muzdarip bireylerin yaşam kalitesi üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir. Farelerde kullanılmak üzere AST Optimizasyonu kortikal aracılı bilişsel işlev bozukluğu prefrontal bağlanmış hastalıklarda genetik temellerini araştıran için hayati önem taşımaktadır. Yukarıda tarif edilen yöntem özel bir bilişsel açığı...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Testing Chamber			Fabricated in-house, specifications can be found in protocol
3 oz. Ramekins	BIA Cordon Bleu	900002S12	Purchased on amazon.com
Essential Oils:	Fronteir Natural Products Co-Op		Purchased on http://www.frontiercoop.com/prodlist.php?ct=anpceoeo
Clove Bud		191114
Red Thyme		191140
Lemon		190810
Cinnamon Leaf		191111
Rosemary		191133
Citronella Java		191112
Vanilla in jojoba oil		191231
Anise Seed		191102
Ginger		191121
Nutmeg		191161
Filter Paper, 9.0 cm diameter	VWR International	28310-048	Purchased on https://us.vwr.com/
Digging Media
Raffia	Ashland 8 oz Raffia		Purchased on http://www.michaels.com/ Cut into 1/2" to 1" strips
Green Felt	Creatology Basic Felt Forest/Dark Green 36 in x 36 in		Purchased on http://www.michaels.com/ cut into 1 cm x 1 cm squares
Brown foam	Creatology Fun Foam 18 x 12 in sheets (light brown/tan)		Purchased on http://www.michaels.com/ cut into 1/2 cm x 2 cm rectangles
Crepe paper (yellow)	Celebrate It Paper Crinkle 4 oz yellow jumbo		Purchased on http://www.michaels.com/ Cut into 1/2" to 1" strips
Ribbon (turqoise)	Celebrate It Wide Ribbon 4 in x 10 yd 100% polyester		Purchased on http://www.michaels.com/ cut into 1 cm x 1 cm squares
Metallic	Celebrate It Metallic Crinkle Gold 2 oz		Purchased on http://www.michaels.com/ Cut into 1/2" to 1" strips
Googly Eyes, 4 mm		ME4144	Purchased on http://factorydirectcraft.com/index.php
Black Sequins, 3 mm		8780BK
Pink Pom Poms, 1/4 inch		1018221
Pipe Cleaners, red		108430
Bedding material/sawdust			Obtained from in-house animal resources
Timer	Control Company	5000	Purchased on http://www.control3.com/5000p.htm
Lightly sweetened dry breakfast cereal loops	HEB		Honey nut toasted oats used in the protocol described, any lightly sweet coated breakfast cereal is recommended